LVS负载均衡群集部署——DR模式

目录

一、 LVS-DR 工作原理

1、  LVS-DR 工作原理

2、数据包流向分析 

3、DR模式的特点

二、 LVS-DR中的ARP问题

三：DR模式LVS负载均衡群集部署

1、配置负载调度器(192.168.238.10)

 （1）配置虚拟IP地(VIP:192.168.238.188)

 （2）调整proc响应参数

 （3）配置负载分配策略

 2、部署共享存储(NFS服务器: 192.168.238.40)

 3、配置节点服务器(192.168.238.20、192.168.238.30 )

 （1）配置虚拟IP地址(VIP：192.168.238.188)

 （2）调整内核的ARP响应参数以阻止更新VIP的MAC地址，避免发生冲突

 4、测试LVS群集

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一、 LVS-DR 工作原理

1、  LVS-DR 工作原理

LVS-DR（Linux Virtual Server Director Server）工作模式，是生产环境中最常用的一 种工作模式。

• LVS-DR 模式，Director Server 作为群集的访问入口，不作为网关使用
• 节点 Director Server 与 Real Server 需要在同一个网络中，返回给客户端的数据不需要经过 Director Server。
• 为了响应对整个群集的访问，Director Server 与 Real Server 都需要配置 VIP 地址。
  

• 客户机发起请求，经过调度服务器（lvs），经过算法调度，去访问真实服务器（RS）。
• 由于不原路返回，客户机不知道，真实主机的ip地址，所以只能通过调度服务器的外网ip（vip）去返回报文信息。

2、数据包流向分析 

为方便进行原理分析，将Client与群集机器放在同一网络中，数据包流经的路线为1-2-3-4

1）Client 向目标 VIP 发出请求，Director（负载均衡器）接收。此时源MAC 地址为Client MAC地址，目标MAC地址为 调度器Director 的MAC地址，源 IP为客户端的 IP，目标 IP为VIP。

2）Director 根据负载均衡算法选择 RealServer_1，不修改也不封装IP报文，而是将数据帧的MAC地址改为RealServer_1的MAC地址，然后在局域网上发送。此时源MAC地址为Director的MAC地址，目的MAC地址为RealServer_1的MAC地址，源 IP是客户端的 IP，目标 IP是VIP

3）RealServer_1收到这个帧，解封装后发现目标IP与本机匹配（RealServer事先绑定了VIP），于是处理这个报文。随后重新封装报文，将响应报文通过 lo 接口传送给物理网卡然后向外发出。此时源MAC地址为RealServer_1的MAC地址，目的MAC地址为Client的MAC地址。源 IP是VIP，目标 IP是客户端的 IP

4）通过交换机和路由器将响应报文传送到客户端。客户端收到回复报文，得到想要的服务，但是不会知道是哪台服务器处理的。

3、DR模式的特点

• Director Server 和 Real Server 必须在同一个物理网络中。
• Real Server 可以使用私有地址，也可以使用公网地址。如果使用公网地址，可以通过互联网对 RIP 进行直接访问。
• Director Server 作为群集的访问入口，但不作为网关使用。
• 所有的请求报文经由 Director Server，但回复响应报文不能经过 Director Server。
• Real Server的网关不允许指向Director Server IP，即 Real Server 发送的数据包不允许经过 Director Server。
• Real Server 上的 lo 接口配置 VIP 的 IP 地址。
   

二、 LVS-DR中的ARP问题

1.在LVS-DR负载均衡集群中，负载均衡与节点服务器都要配置相同的VIP地址。

2.在局域网中具有相同的IP地址，势必会造成各服务器ARP通信的紊乱。

当ARP广播发送到LVS-DR集群时，因为负载均衡器和节点服务器都是连接到相同网络上，它们都会接收到ARP广播。
只有前端的负载均衡器进行响应，其他节点服务器不应该响应ARP广播。

3.对节点服务器进行处理，使其不响应针对VIP的ARP请求。

使用虚接口lo:0承载VIP地址
设置内核参数arp_ignore=1:系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求

4.RealServer返回报文（源IP是VIP）经路由器转发，重新封装报文时，需要先获取路由器的MAC地址。

5.发送ARP请求时，Linux默认使用IP包的源IP地址（即VIP）作为ARP请求包中的源IP地址，而不使用发送接口的IP地址

源IP	VIP
源MAC	RealServer的MAC
目的IP	路由器的IP
目的MAC	？

6.路由器收到ARP请求后，将更新ARP表项

7.原有的VIP对应Director的MAC地址会被更新为VIP对应RealServer的MAC地址

8.路由器根据ARP表项，会将新来的请求报文转发给RealServer，导致Director的VIP失效
解决方法：

对节点服务器进行处理，设置内核参数arp_announce=2：系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址。

9.解决ARP的两个问题的设置方法

修改/etc/sysctl.conf文件

net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1

net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1

net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

三：DR模式LVS负载均衡群集部署

DR服务器: 192.168.238.10
Web服务器1: 192.168.238.20
Web服务器2: 192.168.238.30
vip: 192.168.238.188
NFS服务器: 192.168.238.40
客户端: 192.168.238.200

1、配置负载调度器(192.168.238.10)

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0
modprobe ip_vs
cat /proc/net/ip_vs
yum -y install ipvsadm

 （1）配置虚拟IP地(VIP:192.168.238.188)

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens33:0    #若隧道模式，复制为ifcfg-tun10

vim ifcfg-ens33:0
DEVICE=ens33:0
ONBOOT=yes
IPADDR-192.168.238.188
NETMASK=255.255.255.255

ifup ens33:0
ifconfig ens33:0

 

 （2）调整proc响应参数

#由于LVS负载调度器和各节点需要共用VIP地址，应该关闭Linux内核的重定向参数响应，不充当路由器。
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0
net.ipv4.conf.ens33.send_redirects = 0
sysctl -p

 

 （3）配置负载分配策略

ipvsadm-save > /etc/sysconfig/ipvsadm
systemctl start ipvsadm
ipvsadm -C
ipvsadm -A -t 192.168.238.188:80 -s rr
ipvsadm -a -t 192.168.238.188:80 -r 192.168.238.20:80 -g    #若隧道模式，-g替换为-i
ipvsadm -a -t 192.168.238.188:80 -r 192.168.238.30:80 -g 
ipvsadm
ipvsadm -ln    #查看节点状态，Route代表DR模式

 2、部署共享存储(NFS服务器: 192.168.238.40)

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

yum -y install nfs-utils rpcbind
mkdir /opt/xyw /opt/abc
chmod 777 /opt/xyw /opt/abc

vim /etc/exports 
/usr/share *(ro,sync)
/opt/xyw 192.168.238.0/24(rw,sync)
/opt/abc 192.168.238.0/24(rw,sync)
showmount -e


systemctl start nfs.service
systemctl start rpcbind.service

 ​​​

 

 3、配置节点服务器(192.168.238.20、192.168.238.30 )

systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

 （1）配置虚拟IP地址(VIP：192.168.238.188)

#此地址仅用作发送Web响应数据包的源地址，并不需要监听客户机的访问请求(改由调度器监听并分发)。
因此使用虚接口lo:0来承载VIP地址，并为本机添加一条路由记录，将访问VIP的数据限制在本地，以避免通信紊乱。

cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-lo ifcfg-lo:0

vim ifcfg-lo:0
DEVICE-lo:0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.80.188
NETMASK=255.255.255.255    #注意:子网掩码必须全为1

ifup lo:0
ifconfig lo:0
route add -host 192.168.238.188 dev lo:0
route -n
或
生产环境一般用这个
vim /etc/rc.local
/sbin/route add -host 192.168.238.188 dev lo:0
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

 

 （2）调整内核的ARP响应参数以阻止更新VIP的MAC地址，避免发生冲突

vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.conf.lo.arp_ignore = 1     #系统只响应目的IP为本地IP的ARP请求
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2    #系统不使用IP包的源地址来设置ARP请求的源地址，而选择发送接口的IP地址
net.ipv4.conf.all.arp_ignore = 1
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
sysctl -p
或者
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce
echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore
echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

sysctl -p

yum -y install nfs-utils rpcbind httpd
systemctl start rpcbind
systemctl start httpd


---192.168.238.20---
mount.nfs 192.168.238.40:/opt/xyw /var/www/html
echo 'this is xyw web!' > /var/www/html/index.html
---192.168.238.30---
mount.nfs 192.168.238.40:/opt/abc /var/www/html
echo 'this is abc web!' > /var/www/html/index.html

 

 4、测试LVS群集

此外为了快速测试web1节点服务器和web2节点服务器是否达到负载均衡的效果，可以关掉主配置中的连接保持 

vim  /etc/httpd/conf/httpd.conf
 
KeepAlive off   #关闭长连接

在客户端使用浏览器访问http://192.168.238.188/，默认网关指向192.168.238.188